L'énergie interne (U) d'une substance fait référence à l'énergie totale stockée dans ses molécules. Il englobe toutes les formes d'énergie microscopique, notamment:
1. Énergie cinétique:
* Énergie de translation: Énergie due au mouvement des molécules d'un point à un autre.
* Énergie de rotation: Énergie due à la rotation des molécules autour de leur axe.
* Énergie vibratoire: Énergie due à la vibration des atomes dans une molécule.
2. Énergie potentielle:
* Forces intermoléculaires: L'énergie stockée dans les liaisons entre les molécules, comme les liaisons hydrogène, les interactions dipol-dipole et les forces de dispersion de Londres.
* Forces intramoléculaires: Énergie stockée dans les liaisons chimiques dans les molécules, comme les liaisons covalentes.
Points clés:
* L'énergie interne est une fonction d'état: Cela signifie que cela ne dépend que de l'état actuel de la substance, et non de la façon dont il est arrivé.
* L'énergie interne ne peut pas être mesurée directement: Nous ne pouvons mesurer que des changements dans l'énergie interne (ΔU).
* L'énergie interne est liée à la température: Une température plus élevée signifie généralement une énergie interne plus élevée, car les molécules ont plus d'énergie cinétique.
* L'énergie interne est un concept fondamental de la thermodynamique: Il est utilisé pour comprendre et analyser les changements d'énergie dans les réactions chimiques et les processus physiques.
Facteurs affectant l'énergie interne:
* Température: Une température plus élevée entraîne une énergie interne plus élevée.
* phase: Les solides ont généralement une énergie interne plus faible que les liquides, qui ont une énergie interne plus faible que les gaz.
* Composition chimique: Différentes substances ont des énergies internes différentes en raison de leurs liaisons chimiques uniques et de leurs structures moléculaires.
* Pression externe: La pression affecte l'énergie potentielle stockée dans les forces intermoléculaires.
Applications:
* Calcul des changements d'enthalpie: ΔH =ΔU + PΔV (où P est la pression et V est le volume).
* Comprendre les transferts d'énergie dans les réactions chimiques: Les réactions exothermiques libèrent l'énergie, diminuant l'énergie interne, tandis que les réactions endothermiques absorbent l'énergie, augmentant l'énergie interne.
* Prédire la faisabilité des réactions: Les réactions ont tendance à favoriser les états d'énergie interne inférieurs.
La compréhension de l'énergie interne est cruciale pour comprendre le comportement de la matière et de l'énergie dans divers systèmes, en particulier dans les domaines de la chimie, de la physique et de l'ingénierie.
